高三化学电化学原理及其应用（高三复习）.ppt

1 电化学原理及其应用 山东省滕州二中新校王新栋 2 酒精溶液氯化钠溶液 a a 氯化钠溶液 稀硫酸硫酸铜溶液稀硫酸 讨论 从电极材料 电解质溶液 电极连接方式三方面分析构成原电池的条件 下列装置能否在外电路获得电流 为什么 a a a 硫酸铜溶液 稀硫酸 问题引入 3 1 有活泼性不同的两个金属电极 或一种非金属导体如石墨 2 电极均插入电解质溶液中3 两极相连 或接触 形成闭合回路 有一个能自发进行的氧化还原反应 一 形成原电池的条件 稀h2so4 4 原电池化学能转变为电能 不同点 二 原电池与普通氧化还原反应的差异 原电池反应快 例 在实验室制取h2时 为加快化学反应速率 应选择纯锌还是粗锌与稀硫酸反应 反应部位 反应速率 能量变化 负极失去电子发生氧化反应正极得到电子发生还原反应 5 原电池的工作原理 溶液中 离子流向 电子流向 电极反应 阴离子 负极 氧化反应 电子经外导线 正极 阳离子 还原反应 zn 2e zn2 2h 2e h2 负极积累阳离子 正极消耗阳离子 6 三 原电池电极名称的判断 1 根据定义来判断 电子流出的一极是负极 电子流入的一极是正极 2 根据反应类型来判断 发生氧化反应的一极是负极 发生还原反应的一极是正极 3 根据电极活泼性来判断 一般来说 较活泼的一极是负极 较不活泼的一极是正极 4 根据离子流向来判断 阴离子移向的一极是负极 阳离子移向的一极是正极 电子流出的极失电子 化合价升高还原剂 物质被氧化发生氧化反应 电子流入的极得电子 化合价降低氧化剂 物质被还原发生还原反应 7 四 金属腐蚀与防护 1 金属腐蚀 1 化学腐蚀 2 电化腐蚀a 析氢腐蚀b 吸氧腐蚀2 防护方法 1 改变金属内部组织结构 2 在金属表面覆盖保护 3 电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法 a 析氢腐蚀 强或较强酸性条件下 负极 fe 2e fe2 正极 2h 2e h2 总反应式 fe 2h fe2 h2 b 吸氧腐蚀 中性 碱性或极弱酸性条件下 负极 fe 2e fe2 正极 o2 2h2o 4e 4oh 反应式 2fe 2h2o o2 2fe oh 2 牺牲了zn 负极 而保护了fe 正极 注 原电池的负极又叫阳极 正极又叫阴极 8 五 电极反应式的书写 1 写出原电池总的化学方程式 并改写为离子方程式 2 找出该氧化还原反应中的两对关系 氧化剂与还原产物 还原剂与氧化产物 3 根据负极发生氧化反应写出负极电极反应式 正极发生还原反应写出正极电极反应式 一般是溶液中阳离子在正极上得电子 但也可能是o2在正极上得电子 吸氧腐蚀 或正极本身得电子 总离子方程式 正极反应式 负极反应式 注意 特别要注意生成的产物与电解质溶液的酸碱性相对应 9 总反应 ch4 2o2 2oh co32 3h2o 例1 甲烷燃料电池 两个电极均由多孔碳制成 如下图 则负极应通入 气 正极通入 气 电极反应为 负极 正极 ch4 2o2 co2 2h2oco2 2koh k2co3 h2o总反应 ch4 2o2 2koh k2co3 3h2o 氧化反应 为负极 还原反应 为正极 2o2 8e 8oh 4h2o 移项整理得 负极 ch4 8e oh co32 负极 ch4 8e 10oh co32 负极 ch4 8e 10oh co32 7h2o 如何保证负极电极反应式左右两边电荷守恒 可在左边补阴离子或在右边补阳离子 负极 ch4 8e co32 正极 2o2 8e 4h2o 8oh 10 例2 宇宙飞船上的氢氧燃料电池 两个电极均由多孔碳制成 如下图 其电池反应为 2h2 o2 2h2o 则负极应通入 气 正极通入 气 电极反应为 负极 正极 若电解质溶液为硫酸时 写出该电池的正负极电极反应式 负极 2h2 2e 4oh 4h 正极 o2 4e 2h2o 4oh 总反应式 2h2 o2 2h2o 当硫酸为电解质溶液时 负极 2h2 4e 4h 正极 o2 4h 4e 2h2o 注意体会电解质溶液的差异引起电极反应式的区别 11 稀h2so4 总反应为 mg h2so4 mgso4 h2 mg为负极 电极反应 mg 2e mg2 al为正极 电极反应 2h 2e h2 naoh溶液 思考 若把电解质溶液换为naoh溶液 写出电极反应式 总反应为 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 al为负极 氧化反应 为负极 还原反应 为正极 2al 6e 2alo2 2al 6e oh 2alo2 mg为正极 电极反应 6h2o 6e 3h2 6oh 2al 6e 8oh 2alo2 4h2o 2al 6e 8oh 2alo2 2al 2oh 2h2o 2alo2 3h2 负极电极反应 mg为负极 12 常温下 fe遇浓硝酸发生钝化 故此原电池总反应为 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o cu 2no3 4h cu2 2no2 2h2o cu 2e cu2 2no3 2e 4h 2no2 2h2o 氧化反应 为负极 还原反应 为正极 铜为负极 13 5 银锌电池 钮扣式电池 的两个电极分别是由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成 电解质为koh溶液 总反应为 ag2o zn 2ag zno 下列判断正确的是 a 锌为正极 ag2o为负极b 锌为负极 zn 2oh 2e zno h2o ag2o为正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh c 原电池工作时 负极区ph减小 正极区ph增大d 原电池工作时 负极区ph增大 bc 负极 zn 2e zno 正极 ag2o h2o 2e 2ag 2oh 负极 zn oh 2e zno 负极 zn 2oh 2e zno h2o 负极 zn 2oh 2e zno 14 1 电极 阳极 与电源正极相连 阴极 与电源负极相连 一 电解原理 e e 发生还原反应得电子 阳离子移向 失电子发生氧化反应 阴离子移向 15 电流通过电解质溶液而在阴阳两极上发生氧化还原反应的过程叫电解 借助电流引起氧化还原反应的装置即把电能转化为化学能的装置叫电解池 2 电解 电解池 16 3 原电池和电解池的比较 原电池 电解池 负极 电子流出正极 电子流进 阴极 与电源负极相连阳极 与电源正极相连 无电源 两极材料不同 有电源 两极材料可同可异 正极 得电子还原反应负极 失电子氧化反应 阴极 失电子氧化反应阳极 得电子还原反应 负极判断方法 1 较活泼的金属2 电子流出3 发生氧化反应 阳极判断方法 1 连电源正极2 发生氧化反应3 阴离子移向 17 2 离子放电顺序 1 阴极 得电子 还原反应 始终是溶液中的阳离子放电 阳离子放电能力 得电子能力 逐渐增强 k ca2 na mg2 al3 zn2 fe2 pb2 h cu2 hg2 ag 2 阳极失电子 氧化反应 s2 i br cl oh 含氧酸根 阴离子放电 失电子 能力 逐渐减弱 a 惰性阳极 c pt au 溶液中的阴离子放电 b 活泼阳极 即除pt au外的金属阳极 金属本身放电 m ne mn k ca2 na mg2 al3 zn2 fe2 pb2 cu2 hg2 ag h so42 no3 co32 po43 oh cl br i s2 水溶液中均有h 和oh 当用惰性电极电解时 只有y轴和i 象限离子有机会放电 18 以石墨为电极电解下列物质的水溶液 写出有关电极反应式和电解总反应式 na2so4 naoh h2so4 hcl cucl2 nacl cuso4 练习 阳极 4oh 4e o2 2h2o2cl 2e cl2 阴极 4h 4e 2h2 cu2 2e cu 19 阳极 4oh 4e o2 2h2o 阴极 4h 4e 2h2 阳极2cl 2e cl2 阴极 4h 4e 2h2 阳极2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e cu 阳极2cl 2e cl2 阴极 2h2o 2e h2 2oh 阳极 4oh 4e o2 2h2o 阴极 2cu2 4e 2cu 减小 增大 不变 增大 增大 减小 h2o hcl cucl2 hcl cuo 5 惰性电极电解电解质溶液示例 电解水型 电解电解质型 放氧生酸型 放氢生碱型 20 1 电解含氧酸 强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐 实质上是电解水 2 电解不活泼金属的含氧酸盐 阳极产生氧气 阴极析出不活泼金属 3 电解活泼金属无氧酸盐 阴极产生氢气 阳极析出非金属 4 电解不活泼金属无氧酸盐 实际上是电解电解质本身 5 电解规律 21 1 电极区域a 阴极h 放电产生h2 阴极区域ph变大 b 阳极oh 放电产生o2 阳极区域ph变小 2 电解质溶液中a 电解过程中 只产生h2 ph变大 b 电解过程中 只产生o2 ph变小 c 电解过程中 既产生h2 又产生o2 则原溶液呈酸性的ph变小 原溶液呈碱性的ph变大 原溶液呈中性的ph不变 d 电解过程中 无h2和o2产生 即电解电解质本身 ph的变化要具体分析 6 电解中电极附近溶液ph值的变化 只放氢ph升 只放氧ph降 放氢放氧浓度增 无氢无氧少本身 22 05江苏化学 高铁电池是一种新型可充电电池 与普通高能电池相比 该电池长时间保持稳定的放电电压 高铁电池的总反应为 3zn 2k2feo4 8h2o3zn oh 2 2fe oh 3 4koh 下列叙述不正确的是 a 放电时负极反应为 zn 2e 2oh zn oh 2b 充电时阳极反应为fe oh 3 3e 5oh feo42 4h2oc 放电时每转移3mol电子 正极有1molk2feo4被氧化d 放电时正极附近溶液的碱性增强 巩固提高 c 23 05广东化学 一种新型燃料电池 一极通入空气 另一极通入丁烷气体 电解质是掺杂氧化钇 y2o3 的氧化锆 zro2 晶体 在熔融状态下能传导o2 下列对该燃料电池说法不正确的是 a 在熔融电解质中 o2 由负极移向正极b 电池的总反应是 2c4h10 13o2 8co2 10h2oc 通入空气的一极是正